DWDM は、光ファイバー通信における伝送技術です。 1 本の光ファイバーを使用して、異なる波長の複数の光搬送波信号を同時に送信し、光ファイバーが使用する波長範囲をいくつかのチャネルに分割します。 チャネルは光信号を送信します。 したがって、DWDM は光通信システムの伝送容量を大幅に向上させました。 エルビウム添加ファイバー増幅器の登場（EDFA) DWDM 光信号伝送をより遠くにします。
1. EDFA の原理の紹介
エルビウム (Er) は希土類元素です。 光ファイバを製造する際、一定の割合のエルビウム元素が添加されてエルビウムドープ光ファイバが形成され、これにより増幅効果が得られます。 エルビウム イオンには、E1、E2、および E3 の 3 つの動作エネルギー レベルがあります。 このうち、E1 はエネルギー準位が最も低く、基底状態と呼ばれます。 E2 は準安定状態です。 E3 は最も高いエネルギー準位を持ち、励起状態になります。 いかなる光によっても励起されない場合、それは最も低いエネルギー準位 E1 にあります。 ポンピング光源のレーザーを使用してエルビウムドープファイバーを継続的に励起すると、基底状態にある粒子はエネルギーを獲得すると、より高いエネルギーレベルにジャンプします。 E1 から E3 に遷移すると、粒子は E3 のエネルギー準位で不安定であるため、放射線がなければすぐに準安定エネルギー準位に遷移し、このエネルギー準位での粒子の寿命はポンプのおかげで比較的長くなります。光源 継続的に励起すると、E2 エネルギー レベルの粒子の数は増加し続けますが、E1 エネルギー レベルの粒子の数は減少します。 入力光信号の光子エネルギーが E2 と E1 のエネルギーレベルの差に正確に等しい場合、準安定状態にある粒子は誘導放射線の形で基底状態に遷移し、光子と同じ光子を放射します。入力光信号の光子の数が大幅に増加し、入力信号光がエルビウムドープファイバ内で強力な出力になります。 光信号は光の直接増幅を実現します。
もちろん、これにはポンプ光源の動作波長に関する特定の要件もあります。 上図はエルビウムイオンの吸収スペクトルを示しており、波長650nm、800nm、980nm、1480nmに吸収帯があり、これらの周波数帯で使用できることが分かります。 EDFAポンプ光源の使用波長とみなされます。 ただし、効率などを比較すると、980nmと1480nmの半導体レーザーの方が励起光源として適しています。ティッカー。 1480nm と比較して、980nm は高利得と低ノイズを備えており、現在ファイバ増幅器に推奨される励起波長です。 EDFA で使用されるポンピング方法にはさまざまな種類があります。 これは主に、ポンプ光源から出力されたエネルギーが入力光信号エネルギーと同じ方向にエルビウムドープファイバに注入されるかどうかによって名付けられます。 前方ポンピングと後方ポンピングに分けることができます。 方法と双方向ポンプ方法。
双方向励起方式には順励起と逆励起の利点があるため、この方式では励起光を光ファイバ内に均一に分散させることができるだけでなく、出力パワーの観点からも、単一励起の出力パワーは14dBmであり、双方向ポンピングの出力パワーは 14dBm です。 ポンプは 1 7dBm に達します。 さらに、双方向ポンピングの増幅効率が最も高く、同方向ポンピングのノイズが最も低くなります。
2. DWDMシステムにおけるEDFAの適用
2.1. プリアンプとしてEDFAを使用
波長分割多重の受信側では、分波器の挿入損失や高速化による受信感度の低下を補償するために、分波器の前段に低雑音の光プリアンプを構成する必要があります。 受信側では、EDFA が PIN および APD のプリアンプとして使用されます。 チャネルレートが2.5Gbit/sと高速になると、光プリアンプを使用しない場合と比べて、受信感度を約10倍高めることができます。
2.2. ブースターアンプとしてEDFAを使用
EDFAはブースターアンプとして使用されており、出力が大きく、出力が安定し、ノイズが少なく、利得周波数帯域が広く、モニタリングが容易であるという利点があります。 光送信器に設置され、光送信器の信号を直接増幅します。 パワーアンプは単独で使用することも、組み合わせて使用することもできます。 EDFA によって増幅された後、送信端の出力パワーは約 1 桁増加するため、ファイバーに入るパワーが大幅に向上します。
2.3. ラインアンプとしてEDFAを使用
光通信システムでは、分散と損失により通信距離と通信容量が制限されます。 分散の影響を軽減するために、分散補償を行うことができます。 分散補償ファイバを追加すると挿入減衰が大幅に増加するため、光アンプで挿入減衰を補償する必要があります。 使用するティッカーラインアンプは再生距離を大幅に延長できるため、高価な光中継器を置き換えることもできます。
3. 結論
DWDM は、光ファイバー通信システムにおける特殊な多重化方式です。 この方式は、光ファイバの広い低損失領域を最大限に活用することができ、既設の光ファイバ通信回線を変更することなく容易に倍増させることが可能です。 光ファイバー通信システムの容量。 現在、EDFA と DWDM は、新世代の光ファイバー通信技術を代表する高速光ファイバー通信ネットワーク開発の主流となっています。
